BMP文件格式分析 - []

Tag: BMP文件格式分析 tc顯示真彩

一、BMP圖片的文件結(jié)構(gòu)
BMP文件的數(shù)據(jù)在磁盤上是按以下順序存儲的：
［位圖文件頭TBitmapFileHeader］［位圖信息頭TBitmapInfo］［圖象數(shù)據(jù)BGRA］
每段的具體內(nèi)容如下：
TBitmapFileHeader= packed record
    bfType: Word;               //占2位，文件標識‘BM’
    bfSize: DWORD;             //占4位，用字節(jié)表示的整個文件的大小
    bfReserved1: Word;       //占2位，保留字節(jié)，為0
    bfReserved2: Word;       //占2位，保留字節(jié)，為0
    bfOffBits: DWORD;         //占4位，圖象數(shù)據(jù)RGBA的起始地址
end;

TBitmapInfo= packed record
    biSize: DWORD;                   //占4位，位圖信息頭(Bitmap Info Header)的長度,一般為$28  
    biWidth: Longint;                 //占4位，位圖的寬度，以象素為單位  
    biHeight: Longint;                //占4位，位圖的高度，以象素為單位  
    biPlanes: Word;                   //占2位，位圖的位面數(shù)（注：該值將總是1）  
    biBitCount: Word;                //占2位，每個象素的位數(shù)，設(shè)為32(32Bit位圖)  
    biCompression: DWORD;       //占4位，壓縮說明，設(shè)為0(不壓縮)    
    biSizeImage: DWORD;          //占4位，用字節(jié)數(shù)表示的位圖數(shù)據(jù)的大小。該數(shù)必須是4的倍數(shù)  
    biXPelsPerMeter: Longint;     //占4位，用象素/米表示的水平分辨率 
    biYPelsPerMeter: Longint;     //占4位，用象素/米表示的垂直分辨率  
    biClrUsed: DWORD;              //占4位，位圖使用的顏色數(shù)  
    biClrImportant: DWORD;       //占4位，指定重要的顏色數(shù)(到此處剛好40個字節(jié)，$28)  
    biImportant: DWORD;          //占4位，調(diào)色板規(guī)范，設(shè)為0       
end;

圖象數(shù)據(jù)BGRA：這段為實際圖像數(shù)據(jù)，默認的BMP是不支持ALPHA通道的，但對32位BMP而言，每個象素用32位(4個字節(jié))表示，前三個字節(jié)表示RGB分量，最后一個字節(jié)可以做為ALPHA通道的值，因此32位位圖可以存儲帶ALPHA通道的圖像，在文件中，各分量的存儲順序為BGRA，BGRA，BGRA，BGRA...
另外要注意的是，BMP圖像的象素存儲順序是從下到上

在DX格式中也有微軟的描述：
All formats are listed from left to right, most-significant bit to least-significant bit. For example, D3DFORMAT_ARGB is ordered from the most-significant bit channel A (alpha), to the least-significant bit channel B (blue). When traversing surface data, the data is stored in memory from least-significant bit to most-significant bit, which means that the channel order in memory is from least-significant bit (blue) to most-significant bit (alpha).

if (pDevice->CreateTexture (bmih.biWidth,bmih.biHeight,
                                1,0,D3DFMT_A8R8G8B8 ,
                                D3DPOOL_MANAGED
                                ,ppTexture,0)==D3D_OK)
    {
        res=1;
        D3DLOCKED_RECT     stLockedRect;
        
        (*ppTexture)->LockRect( 0, &stLockedRect, 0, 0 );
        BYTE *pch=(BYTE*)stLockedRect.pBits;
        for (int i=bmih.biHeight-1;i>=0;i--)
        {
            for (int j=0;j<bmih.biWidth;j++)
            {
                pch[0]=bmpdata[i*bmih.biWidth*4+j*4+0];                //B
                pch[1]=bmpdata[i*bmih.biWidth*4+j*4+1];                //G
                pch[2]=bmpdata[i*bmih.biWidth*4+j*4+2];                //R
                pch[3]=bmpdata[i*bmih.biWidth*4+j*4+3];                //A
                pch+=4;            
            }
        }
        (*ppTexture)->UnlockRect(0);
    }

我們在鎖定一張紋理后，紋理的格式是D3DFMT_A8R8G8B8,我們進行內(nèi)存操作的時候就是反向的B,G,R,A進行賦值


BMP文件格式分析

簡介

BMP(Bitmap-File)圖形文件是Windows采用的圖形文件格式，在Windows環(huán)境下運行的所有圖象處理軟件都支持BMP圖象文件格式。Windows系統(tǒng)內(nèi)部各圖像繪制操作都是以BMP為基礎(chǔ)的。Windows 3.0以前的BMP圖文件格式與顯示設(shè)備有關(guān)，因此把這種BMP圖象文件格式稱為設(shè)備相關(guān)位圖DDB(device-dependent bitmap)文件格式。Windows 3.0以后的BMP圖象文件與顯示設(shè)備無關(guān)，因此把這種BMP圖象文件格式稱為設(shè)備無關(guān)位圖DIB(device-independent bitmap)格式（注：Windows 3.0以后，在系統(tǒng)中仍然存在DDB位圖，象BitBlt()這種函數(shù)就是基于DDB位圖的，只不過如果你想將圖像以BMP格式保存到磁盤文件中時，微軟極力推薦你以DIB格式保存），目的是為了讓Windows能夠在任何類型的顯示設(shè)備上顯示所存儲的圖象。BMP位圖文件默認的文件擴展名是BMP或者bmp（有時它也會以.DIB或.RLE作擴展名）。

6.1.2 文件結(jié)構(gòu)

位圖文件可看成由4個部分組成：位圖文件頭(bitmap-file header)、位圖信息頭(bitmap-information header)、彩色表(color table)和定義位圖的字節(jié)陣列，它具有如下所示的形式。

位圖文件結(jié)構(gòu)可綜合在表6-01中。

表01 位圖文件結(jié)構(gòu)內(nèi)容摘要

構(gòu)件詳解

1. 位圖文件頭

位圖文件頭包含有關(guān)于文件類型、文件大小、存放位置等信息，在Windows 3.0以上版本的位圖文件中用BITMAPFILEHEADER結(jié)構(gòu)來定義：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { /* bmfh */

UINT bfType;
DWORD bfSize;
UINT bfReserved1;
UINT bfReserved2;
DWORD bfOffBits;

} BITMAPFILEHEADER;

其中：
 

bfType	說明文件的類型.（該值必需是0x4D42，也就是字符'BM'。我們不需要判斷OS/2的位圖標識，這么做現(xiàn)在來看似乎已經(jīng)沒有什么意義了，而且如果要支持OS/2的位圖，程序?qū)⒆兊煤芊爆崱Ｋ裕诖酥唤ㄗh你檢察'BM'標識）
bfSize	說明文件的大小，用字節(jié)為單位
bfReserved1	保留，必須設(shè)置為0
bfReserved2	保留，必須設(shè)置為0
bfOffBits	說明從文件頭開始到實際的圖象數(shù)據(jù)之間的字節(jié)的偏移量。這個參數(shù)是非常有用的，因為位圖信息頭和調(diào)色板的長度會根據(jù)不同情況而變化，所以你可以用這個偏移值迅速的從文件中讀取到位數(shù)據(jù)。

2. 位圖信息頭

位圖信息用BITMAPINFO結(jié)構(gòu)來定義，它由位圖信息頭(bitmap-information header)和彩色表(color table)組成，前者用BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)定義，后者用RGBQUAD結(jié)構(gòu)定義。BITMAPINFO結(jié)構(gòu)具有如下形式：

typedef struct tagBITMAPINFO { /* bmi */

BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUAD bmiColors[1];

} BITMAPINFO;

其中：
 

bmiHeader	說明BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)，其中包含了有關(guān)位圖的尺寸及位格式等信息
bmiColors	說明彩色表RGBQUAD結(jié)構(gòu)的陣列，其中包含索引圖像的真實RGB值。

BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)包含有位圖文件的大小、壓縮類型和顏色格式，其結(jié)構(gòu)定義為：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { /* bmih */

DWORD biSize;
LONG biWidth;
LONG biHeight;
WORD biPlanes;
WORD biBitCount;
DWORD biCompression;
DWORD biSizeImage;
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;
DWORD biClrImportant;

} BITMAPINFOHEADER;

其中：
 

biSize	說明BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)所需要的字數(shù)。注：這個值并不一定是BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)的尺寸，它也可能是sizeof(BITMAPV4HEADER)的值，或是sizeof(BITMAPV5HEADER)的值。這要根據(jù)該位圖文件的格式版本來決定，不過，就現(xiàn)在的情況來看，絕大多數(shù)的BMP圖像都是BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)的（可能是后兩者太新的緣故吧:-）。
biWidth	說明圖象的寬度，以象素為單位
biHeight	說明圖象的高度，以象素為單位。注：這個值除了用于描述圖像的高度之外，它還有另一個用處，就是指明該圖像是倒向的位圖，還是正向的位圖。如果該值是一個正數(shù)，說明圖像是倒向的，如果該值是一個負數(shù)，則說明圖像是正向的。大多數(shù)的BMP文件都是倒向的位圖，也就是時，高度值是一個正數(shù)。（注：當高度值是一個負數(shù)時（正向圖像），圖像將不能被壓縮（也就是說biCompression成員將不能是BI_RLE8或BI_RLE4）。
biPlanes	為目標設(shè)備說明位面數(shù)，其值將總是被設(shè)為1
biBitCount	說明比特數(shù)/象素，其值為1、4、8、16、24、或32
biCompression	說明圖象數(shù)據(jù)壓縮的類型。其值可以是下述值之一：   BI_RGB：沒有壓縮；   BI_RLE8：每個象素8比特的RLE壓縮編碼，壓縮格式由2字節(jié)組成(重復象素計數(shù)和顏色索引)；   BI_RLE4：每個象素4比特的RLE壓縮編碼，壓縮格式由2字節(jié)組成   BI_BITFIELDS：每個象素的比特由指定的掩碼決定。
biSizeImage	說明圖象的大小，以字節(jié)為單位。當用BI_RGB格式時，可設(shè)置為0
biXPelsPerMeter	說明水平分辨率，用象素/米表示
biYPelsPerMeter	說明垂直分辨率，用象素/米表示
biClrUsed	說明位圖實際使用的彩色表中的顏色索引數(shù)（設(shè)為0的話，則說明使用所有調(diào)色板項）
biClrImportant	說明對圖象顯示有重要影響的顏色索引的數(shù)目，如果是0，表示都重要。

現(xiàn)就BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)作如下說明：

(1) 彩色表的定位

應(yīng)用程序可使用存儲在biSize成員中的信息來查找在BITMAPINFO結(jié)構(gòu)中的彩色表，如下所示：

pColor = ((LPSTR) pBitmapInfo + (WORD) (pBitmapInfo->bmiHeader.biSize))

(2) biBitCount

biBitCount=1 表示位圖最多有兩種顏色，缺省情況下是黑色和白色，你也可以自己定義這兩種顏色。圖像信息頭裝調(diào)色板中將有兩個調(diào)色板項，稱為索引0和索引1。圖象數(shù)據(jù)陣列中的每一位表示一個象素。如果一個位是0，顯示時就使用索引0的RGB值，如果位是1，則使用索引1的RGB值。

biBitCount=4 表示位圖最多有16種顏色。每個象素用4位表示，并用這4位作為彩色表的表項來查找該象素的顏色。例如，如果位圖中的第一個字節(jié)為0x1F，它表示有兩個象素，第一象素的顏色就在彩色表的第2表項中查找，而第二個象素的顏色就在彩色表的第16表項中查找。此時，調(diào)色板中缺省情況下會有16個RGB項。對應(yīng)于索引0到索引15。

biBitCount=8 表示位圖最多有256種顏色。每個象素用8位表示，并用這8位作為彩色表的表項來查找該象素的顏色。例如，如果位圖中的第一個字節(jié)為0x1F，這個象素的顏色就在彩色表的第32表項中查找。此時，缺省情況下，調(diào)色板中會有256個RGB項，對應(yīng)于索引0到索引255。

biBitCount=16 表示位圖最多有2¹⁶種顏色。每個色素用16位（2個字節(jié)）表示。這種格式叫作高彩色，或叫增強型16位色，或64K色。它的情況比較復雜，當biCompression成員的值是BI_RGB時，它沒有調(diào)色板。16位中，最低的5位表示藍色分量，中間的5位表示綠色分量，高的5位表示紅色分量，一共占用了15位，最高的一位保留，設(shè)為0。這種格式也被稱作555 16位位圖。如果biCompression成員的值是BI_BITFIELDS，那么情況就復雜了，首先是原來調(diào)色板的位置被三個DWORD變量占據(jù)，稱為紅、綠、藍掩碼。分別用于描述紅、綠、藍分量在16位中所占的位置。在Windows 95（或98）中，系統(tǒng)可接受兩種格式的位域：555和565，在555格式下，紅、綠、藍的掩碼分別是：0x7C00、0x03E0、0x001F，而在565格式下，它們則分別為：0xF800、0x07E0、0x001F。你在讀取一個像素之后，可以分別用掩碼“與”上像素值，從而提取出想要的顏色分量（當然還要再經(jīng)過適當?shù)淖笥乙撇僮鳎Ｔ?/span>NT系統(tǒng)中，則沒有格式限制，只不過要求掩碼之間不能有重疊。（注：這種格式的圖像使用起來是比較麻煩的，不過因為它的顯示效果接近于真彩，而圖像數(shù)據(jù)又比真彩圖像小的多，所以，它更多的被用于游戲軟件）。

biBitCount=24 表示位圖最多有2²⁴種顏色。這種位圖沒有調(diào)色板（bmiColors成員尺寸為0），在位數(shù)組中，每3個字節(jié)代表一個象素，分別對應(yīng)于顏色R、G、B。

biBitCount=32 表示位圖最多有2³²種顏色。這種位圖的結(jié)構(gòu)與16位位圖結(jié)構(gòu)非常類似，當biCompression成員的值是BI_RGB時，它也沒有調(diào)色板，32位中有24位用于存放RGB值，順序是：最高位—保留，紅8位、綠8位、藍8位。這種格式也被成為888 32位圖。如果 biCompression成員的值是BI_BITFIELDS時，原來調(diào)色板的位置將被三個DWORD變量占據(jù)，成為紅、綠、藍掩碼，分別用于描述紅、綠、藍分量在32位中所占的位置。在Windows 95(or 98)中，系統(tǒng)只接受888格式，也就是說三個掩碼的值將只能是：0xFF0000、0xFF00、0xFF。而在NT系統(tǒng)中，你只要注意使掩碼之間不產(chǎn)生重疊就行。（注：這種圖像格式比較規(guī)整，因為它是DWORD對齊的，所以在內(nèi)存中進行圖像處理時可進行匯編級的代碼優(yōu)化（簡單））。

(3) ClrUsed

BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)中的成員ClrUsed指定實際使用的顏色數(shù)目。如果ClrUsed設(shè)置成0，位圖使用的顏色數(shù)目就等于biBitCount成員中的數(shù)目。請注意，如果ClrUsed的值不是可用顏色的最大值或不是0，則在編程時應(yīng)該注意調(diào)色板尺寸的計算，比如在4位位圖中，調(diào)色板的缺省尺寸應(yīng)該是16＊sizeof(RGBQUAD)，但是，如果ClrUsed的值不是16或者不是0，那么調(diào)色板的尺寸就應(yīng)該是ClrUsed＊sizeof(RGBQUAD)。

(4) 圖象數(shù)據(jù)壓縮

① BI_RLE8：每個象素為8比特的RLE壓縮編碼，可使用編碼方式和絕對方式中的任何一種進行壓縮，這兩種方式可在同一幅圖中的任何地方使用。

編碼方式：由2個字節(jié)組成，第一個字節(jié)指定使用相同顏色的象素數(shù)目，第二個字節(jié)指定使用的顏色索引。此外，這個字節(jié)對中的第一個字節(jié)可設(shè)置為0，聯(lián)合使用第二個字節(jié)的值表示：

	第二個字節(jié)的值為0：行的結(jié)束。
	第二個字節(jié)的值為1：圖象結(jié)束。
	第二個字節(jié)的值為2：其后的兩個字節(jié)表示下一個象素從當前開始的水平和垂直位置的偏移量。

絕對方式：第一個字節(jié)設(shè)置為0，而第二個字節(jié)設(shè)置為0x03～0xFF之間的一個值。在這種方式中，第二個字節(jié)表示跟在這個字節(jié)后面的字節(jié)數(shù)，每個字節(jié)包含單個象素的顏色索引。壓縮數(shù)據(jù)格式需要字邊界(word boundary)對齊。下面的例子是用16進制表示的8-位壓縮圖象數(shù)據(jù)：

03 04 05 06 00 03 45 56 67 00 02 78 00 02 05 01 02 78 00 00 09 1E 00 01
這些壓縮數(shù)據(jù)可解釋為 ：

② BI_RLE4：

編碼方式：由2個字節(jié)組成，第一個字節(jié)指定象素數(shù)目，第二個字節(jié)包含兩種顏色索引，一個在高4位，另一個在低4位。第一個象素使用高4位的顏色索引，第二個使用低4位的顏色索引，第3個使用高4位的顏色索引，依此類推。

絕對方式：這個字節(jié)對中的第一個字節(jié)設(shè)置為0，第二個字節(jié)包含有顏色索引數(shù)，其后續(xù)字節(jié)包含有顏色索引，顏色索引存放在該字節(jié)的高、低4位中，一個顏色索引對應(yīng)一個象素。此外，BI_RLE4也同樣聯(lián)合使用第二個字節(jié)中的值表示：

	第二個字節(jié)的值為0：行的結(jié)束。
	第二個字節(jié)的值為1：圖象結(jié)束。
	第二個字節(jié)的值為2：其后的兩個字節(jié)表示下一個象素從當前開始的水平和垂直位置的偏移量。

下面的例子是用16進制數(shù)表示的4-位壓縮圖象數(shù)據(jù)：

03 04 05 06 00 06 45 56 67 00 04 78 00 02 05 01 04 78 00 00 09 1E 00 01

這些壓縮數(shù)據(jù)可解釋為 ：

3. 彩色表

彩色表包含的元素與位圖所具有的顏色數(shù)相同，象素的顏色用RGBQUAD結(jié)構(gòu)來定義。對于24-位真彩色圖象就不使用彩色表（同樣也包括16位、和32位位圖），因為位圖中的RGB值就代表了每個象素的顏色。彩色表中的顏色按顏色的重要性排序，這可以輔助顯示驅(qū)動程序為不能顯示足夠多顏色數(shù)的顯示設(shè)備顯示彩色圖象。RGBQUAD結(jié)構(gòu)描述由R、G、B相對強度組成的顏色，定義如下：

typedef struct tagRGBQUAD { /* rgbq */

BYTE rgbBlue;
BYTE rgbGreen;
BYTE rgbRed;
BYTE rgbReserved;

} RGBQUAD;

其中：
 

rgbBlue	指定藍色強度
rgbGreen	指定綠色強度
rgbRed	指定紅色強度
rgbReserved	保留，設(shè)置為0

4. 位圖數(shù)據(jù)

緊跟在彩色表之后的是圖象數(shù)據(jù)字節(jié)陣列。圖象的每一掃描行由表示圖象象素的連續(xù)的字節(jié)組成，每一行的字節(jié)數(shù)取決于圖象的顏色數(shù)目和用象素表示的圖象寬度。掃描行是由底向上存儲的，這就是說，陣列中的第一個字節(jié)表示位圖左下角的象素，而最后一個字節(jié)表示位圖右上角的象素。（只針對與倒向DIB，如果是正向DIB，則掃描行是由頂向下存儲的），倒向DIB的原點在圖像的左下角，而正向DIB的原點在圖像的左上角。同時，每一掃描行的字節(jié)數(shù)必需是4的整倍數(shù)，也就是DWORD對齊的。如果你想確保圖像的掃描行DWORD對齊，可使用下面的代碼：

(((width*biBitCount)+31)>>5)<<2

5. 參考書目

《圖象文件格式(上、下)—Windows編程》
《圖像文件格式大全》
《Programming Windows by Charles Petzold》

6. 相關(guān)站點

各種格式：http://www.wotsit.org/
各種格式：http://www.csdn.net/
位圖格式：http://www.cica.indiana.edu/graphics/image_specs/bmp.format.txt